DE102008010447A1

DE102008010447A1 - Fibrous material suspension treating and utilizing method for manufacturing paper, involves forming fine fraction and coarse fraction by fractioning function, where coarse fraction is predominantly used for layer of paper

Info

Publication number: DE102008010447A1
Application number: DE200810010447
Authority: DE
Inventors: Michael Kramer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-08-27

Abstract

The method involves forming a fine fraction (5) and a coarse fraction (6) by fractioning function (4). A fibrous material suspension (S) is converted to a two-part printable paper. The coarse fraction is predominantly used for a layer of the paper, where the layer does not form top side of the paper. The suspension is converted to a three-coat paper, and that the coarse fraction is utilized for central layer of the three-coat paper. The fractioning function is implemented under utilization of centrifugal forces. A partially printed sorted waste paper is used as a raw material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1.

Verfahren der genannten Art werden also angewendet, um eine Faserstoffsuspension zu erzeugen und mit dieser auf einer Papiermaschine bedruckbares Papier herzustellen. Dabei wird ein mehrlagiges Papier erzeugt, insbesondere zwei- oder dreilagig. Die Ausgestaltung einer dazu geeigneten Papiermaschine ist bekannt, z. B. die Verwendung eines Stoffauflaufes mit mehreren Kammern oder einer Papiermaschine mit mehreren Stoffaufläufen. Bedruckbare Papiere sind zur Hauptsache grafische Papiere, also solche, die zum Beschreiben, Bedrucken oder zur Verwendung in Kopierapparaten geeignet sind. Bekanntlich gibt es aber auch Kartonsorten, bei denen eine oder sogar beide Seiten bedruckt werden sollen, was bedeutet, dass auch die für diese Lagen verwendete Faserstoffsuspension bezüglich ihrer optischen Eigenschaften und Bedruckbarkeit erhöhte Anforderungen erfüllen muss.method of the type mentioned are thus applied to a pulp suspension to produce and with this on a paper machine printable Produce paper. This creates a multi-ply paper, in particular two or three layers. The design of a suitable paper machine is known, for. B. the use of a Headbox with several chambers or a paper machine with several headboxes. Printable papers are mainly graphic papers, so those for writing, printing or for use in photocopiers are suitable. As is well known, there are also cardboard types in which one or even both sides should be printed, which means that too for these layers used pulp suspension with respect to their optical properties and increased printability meet requirements got to.

Die mögliche Rohstoffquellen für solche Faserstoffsuspensionen sind vielfältig, was sich auch auf die Zusammensetzung der gebildeten Suspension auswirkt. Man muss damit rechnen, dass sich neben den aktiven Fasern auch inaktive Fasern in der Suspension befinden. Aktive Fasern sind bekanntlich solche Fasern, deren Oberfläche in der Lage ist, Wasserstoffbrücken zu bilden, um sich bei der Papiererzeugung mit benachbarten Fasern verbinden zu können. Diese Wasserstoffbrücken sind für die Festigkeit des Papiers von entscheidender Bedeutung. Gerade bei Papieren, die bedruckt werden sollen, treten Probleme auf, wenn der Faserverbund der Papierbahn unzureichend ist. Nicht ausreichend fixierte Fasern können z. B. auf der Druckmaschine aus dem Faserverbund heraus gelöst werden (Rupfen), was beim Bedrucken zu Fehlstellen führt. Insbesondere bei Rohstoffen, die durch Rezirkulation gewonnen wurden, also Altpapier und Papiermaschinenausschuss, ist davon auszugehen, dass durch Herstellung und Verwendung vor der Rezirkulierung ein weiterer Teil der Fasern und Faserbruchstücke inaktiv geworden ist. Unter anderem sind die Trocknung bei der Papiererzeugung und die Alterung Gründe für diese Faserschädigungen. in Grenzen ist es möglich, durch Mahlung solche inaktiven Fasern wieder zu aktivieren, d. h. ihre Bindungsfähigkeit wieder herzustellen. Das bedeutet apparativen und energetischen Aufwand.The possible Raw material sources for Such pulp suspensions are diverse, which is also on the Composition of the suspension formed affects. You have to do it expect that in addition to the active fibers and inactive fibers are in the suspension. Active fibers are known to be such Fibers whose surface is capable of hydrogen bonding to form, in paper production with adjacent fibers to be able to connect. These hydrogen bonds are for the strength of the paper is crucial. Just for papers to be printed, problems arise when the fiber composite of the paper web is insufficient. Unsatisfactory fixed fibers can z. B. be solved on the printing machine from the fiber composite out (Plucking), which leads to defects when printing. Especially for raw materials, which were obtained by recirculation, so waste paper and paper machine board is be assumed that by manufacturing and use before the Recirculating another portion of the fibers and fiber fragments inactive has become. Among other things, the drying in the paper production and the aging reasons for this Fiber damage. within limits it is possible to re-activate such inactive fibers by milling, d. H. their ability to bond restore. That means apparatus and energetic Effort.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Bedruckbarkeit des erzeugten Papiers zu verbessern, insbesondere auch dann, wenn der Rohstoff Bestandteile enthält, die die Bedruckbarkeit beeinträchtigen.It It is an object of the invention to provide a method with which it possible is to improve the printability of the produced paper, in particular even if the raw material contains ingredients that affect the printability affect.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erster Teilstrom gebildet, in dem die problematischen Fasern angereichert sind, was dazu führt, dass in dem zweiten Teilstrom eine Reduzierung ihres Anteils erfolgt.With Help the method of the invention is a first partial flow is formed, in which the problematic fibers are enriched, which leads to that in the second sub-stream, a reduction of their share takes place.

Eine typische Anlage, um die Fraktionierung effektiv durchzuführen, ist eine mehrstufige Cleaneranlage. Cleaner sind hochwirksame Hydrozyklone, oft mit einem Volumendurchsatz von maximal 200 l/min, vorzugsweise unter 100 l/min. Sie sind für dieses Verfahren gut geeignet, da sie die Partikel nicht nur nach ihrer Dichte, sondern auch nach ihrer Oberfläche klassieren können, besonders bei einer Einlaufkonsistenz unter 1,5%, ganz besonders unter 0,8%. Vorzugsweise werden sie in mehreren Stufen so betrieben, dass die Schwertraktion einer stromaufwärtigen Stufe in den Zulauf der stromabwärtigen Stufe geleitet wird, wobei die Schwerfraktion der letzten Stufe als der Rejekt der Cleaneranlage anzusehen ist, der in der Regel verworfen wird. Wenn die Faserstoffsuspension mit den üblichen Schwerstoffpartikeln wie Sand, Metallstücken verunreinigt ist, können diese also entfernt werden, da sie von Stufe zu Stufe angereichert werden.A typical plant to effectively perform the fractionation is a multi-stage cleaner system. Cleaners are highly effective hydrocyclones, often with a volume flow rate of a maximum of 200 l / min, preferably below 100 l / min. They are for This method is well suited because it not only after the particles their density, but also according to their surface can classify, especially with a shrinkage consistency below 1.5%, especially below 0.8%. Preferably, they are operated in several stages so that the Sword fraction of an upstream Stage in the inlet of the downstream stage is passed, with the heavy fraction of the last stage as the Reject the cleaner system is considered, which is usually discarded becomes. If the pulp suspension with the usual heavy particles like sand, pieces of metal contaminated can These are removed as they are enriched from level to level become.

Die Leichtfraktion der ersten Stufe ist zumeist der Gutstoff der Cleaneranlage, während die Leichtfraktion der weiteren Stufen an stromaufwärtiger Stelle, vorzugsweise in den Zulauf der direkt voran stehenden Stufe, wieder eingeleitet wird. In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfährt man bei der letzten Stufe anders. Dort wird der Leichtstoff nicht in die davor stehende Stufe zurückgeleitet, sondern als spezielle Feinfraktion aus der Cleaneranlage herausgeführt. Die Anforderungen an diese Trennstufe können geringer sein, da hier Schwerteile von den übrigen deutlich leichteren Stoffen getrennt werden. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, dass die Cleaner größer sind (mehr Volumendurchsatz) oder mit höherer Konsistenz betrieben werden.The Light fraction of the first stage is usually the accepts of the cleaner system, while the light fraction of the further stages at the upstream location, preferably in the inlet of the directly preceding stage, again is initiated. In the application of the process according to the invention, the procedure is as follows different at the last level. There, the lightweight material is not in the previous stage returned, but led out of the cleaner system as a special fine fraction. The Demands on this separation level can be lower, because here heavy parts from the rest significantly lighter substances are separated. This can be taken into account be that the cleaners are larger (more Volume throughput) or higher Consistency be operated.

Bei der Fraktionierung zur Anreicherung der störenden Fasern, Faserbruchstücke und Gefäßzellen kann insbesondere deren Eigenschaft genutzt werden, dass sie sich wegen der geringeren spezifischen Oberfläche bei Fraktioniervorgängen anders verhalten als aktive Fasern. Es ist daher möglich, die Trenngrenze so einzustellen, dass aktive Fasern in der Leichtfraktion und inaktive Fasern in der Schwerfraktion angereichert werden und damit in die nachfolgenden Stufen gelangen. Auf diese Weise erfolgt eine Anreicherung dieser Störstoffe von Stufe zu Stufe. Dann kann bei der letzten Stufe eine andere Trenngrenze eingestellt werden, und zwar in Schwerteile einerseits und faserige Bestandteile andererseits. Der Rejekt der letzten Stufe ist dann ein relativ faserarmes Schwerteil-Wasser-Gemisch.In the fractionation for the enrichment of the interfering fibers, fiber fragments and vascular cells in particular their property can be used that they behave differently than active fibers because of the lower specific surface area during fractionation processes. It is therefore possible to adjust the separation limit so that active fibers in the light fraction and inactive fibers in the heavy fraction are enriched and thus reach the subsequent stages. In this way, an enrichment of these impurities takes place from stage to stage. Then, at the last stage another separation limit can be set, namely in heavy parts on the one hand and fibrous components of others hand. The reject of the last stage is then a relatively low-fiber heavy-water mixture.

Die Fraktionierung wird vorzugsweise im Stoffzuführsystem, oft auch Konstanter Teil genannt oder englisch: Approach Flow System, durchgeführt. Das ist ein Teil der Aufbereitungsanlage, in dem der überwiegende Anteil der Störstoffe bereits entfernt ist und der außerdem mit einer relativ geringen Konsistenz, ca. 0,5 bis 1,5% betrieben wird. Somit liegen optimale Bedingungen vor, um eine Fraktionierung mit Anreicherung von problematischen Fasern durchzuführen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass in vielen Anlagen ohnehin an der genannten Stelle eine mehrstufige Anlage mit Hydrozyklonen verwendet wird, um restliche Störstoffpartikel mit der Schwerfraktion auszuscheiden.The Fractionation is preferably in the pulp feed system, often also constant Part called or English: Approach Flow System, performed. The is part of the treatment plant in which the vast majority Proportion of impurities already removed and that as well operated with a relatively low consistency, about 0.5 to 1.5% becomes. Thus, optimal conditions exist for fractionation with Enrichment of problematic fibers perform. As a further advantage is to be regarded that in many plants anyway at the place mentioned a multi-stage plant with hydrocyclones is used to residual Störstoffpartikel to leave with the heavy fraction.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The Invention will be explained on the basis of drawings. Showing:

1 Verfahrensschema mit Erläuterung des Verfahrens; 1 Process scheme with explanation of the method;

2 Verfahrensschema zur Erläuterung einer speziellen für das Verfahren vorteilhaften Fraktionierung. 2 Process Scheme for Explaining a Specific Fractionation Favorable for the Process.

Das in einer 1 gezeigte Verfahrensschema stellt die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung an Hand eines Beispiels dar. Zunächst erfolgt die Stofflösung 1, bei der das Altpapier M zusammen mit Wasser W so behandelt wird, dass ich eine wässrige Faserstoffsuspension S bildet. Meistens ist anschließend eine mehr oder weniger aufwändige Reinigung 2 der Faserstoffsuspension S notwendig. Welcher Aufwand zur Herstellung eines hier ausreichend sauberen Papierstoffes erforderlich ist, ist an sich bekannt. In Fällen, in denen ein von vorneherein sauberer Rohstoff (z. B. Papiermaschinen-Ausschuss) eingesetzt wird, kann die Reinigung auch entfallen. Optional kann eine Faserbearbeitung 3, z. B. Mahlung oder Dispergierung erfolgen. In der sich anschließenden Fraktionierung 4 werden zwei Faserfraktionen gebildet, und zwar die Feinfraktion 5 und die Grobfraktion 6.That in one 1 The process diagram shown represents the essential process steps of the invention with reference to an example. First, the substance solution takes place 1 in which the waste paper M is treated together with water W so that I form an aqueous pulp suspension S. Mostly afterwards is a more or less expensive cleaning 2 the pulp suspension S necessary. Which effort is required to produce a sufficiently clean paper stock is known per se. In cases where a clean raw material (eg paper machine rejects) is used from the outset, cleaning can also be dispensed with. Optionally, a fiber processing 3 , z. B. grinding or dispersion. In the subsequent fractionation 4 Two fiber fractions are formed, the fine fraction 5 and the coarse fraction 6 ,

Die so gebildeten Fraktionen 5 und 6 werden im nachfolgenden Teil der Stoffaufbereitung eventuell noch weiter bearbeitet, z. B. getrennt gemahlen. Die getrennte Mahlung 3' bzw. 3'' der Fraktionen ist in der Regel günstiger als die Mahlung 3 des gesamten Faserstromes. Insbesondere, wenn es um Bedruckbarkeit und spezifisches Volumen des erzeugten Papiers geht, kann die getrennte Mahlung zu einer diesbezüglich besseren Qualität bei niedrigerem Energieeinsatz führen. Dabei ist auch zu beachten, dass in bestimmten Fällen durch Mahlen die Bedruckbarkeit schlechter wird, dass also ein Kompromiss zwischen Festigkeiten und Bedruckbarkeit gefunden werden muss. Die beiden Fraktionen gelangen dann in die Maschinenbütten 7 bzw. 8. Die Papiermaschine 14 erzeugt daraus ein mehrlagiges, hier dreilagiges Papier. Zu diesem Zweck weist sie einen Dreischichtstoffauflauf 13 auf, dessen horizontal getrennte Kammern über eine Stoffpumpe 10 mit der Feinfraktion 5 aus der Maschinenbütte 7 bzw. über eine Stoffpumpe 11 mit der Grobfraktion 6 aus einer anderen Maschinenbütte 8 versorgt werden. Die dritte, untere Lage des Papiers wird aus einer in einer weiteren Maschinenbütte 9 bereitgestellten Suspension gebildet, die über die Stoffpumpe 12 in die untere Kammer des Dreischichtstoffauflaufs 13 gepumpt wird. Diese untere Kammer kann eventuell auch mit der Feinfraktion 5 beschickt werden. Am Austritt aus dem Dreischichtstoffauflauf 13 bildet sich ein die Feinfraktion 5 enthaltender oberer Stoffstrahl sowie ein die Grobfraktion 6 enthaltender mittlerer Stoffstrahl und ein unterer Stoffstrahl, gespeist aus der Maschinenbütte 9. In Anwendungsfällen des Verfahrens, bei denen ein zweilagiges Papier erzeugt wird, würde die untere Schicht, also die aus der Maschinenbütte 9 entfallen.The fractions thus formed 5 and 6 may be further processed in the subsequent part of the stock preparation, z. B. ground separately. The separate grinding 3 ' respectively. 3 '' The fractions are usually cheaper than the grinding 3 the entire fiber stream. In particular, when it comes to printability and specific volume of the produced paper, the separate grinding can lead to a better quality at lower energy input in this respect. It should also be noted that in certain cases by milling, the printability is worse, so that a compromise between strengths and printability must be found. The two fractions then enter the machine huts 7 respectively. 8th , The paper machine 14 creates a multilayer, here three-ply paper. For this purpose, it has a three-layer casserole 13 on, whose horizontally separated chambers over a material pump 10 with the fine fraction 5 from the machine chest 7 or via a fuel pump 11 with the coarse fraction 6 from another machine chest 8th be supplied. The third, lower layer of the paper becomes one in another machine chest 9 provided suspension formed via the fuel pump 12 in the lower chamber of the three-layer casserole 13 is pumped. This lower chamber may possibly also with the fine fraction 5 be charged. At the exit from the three-layer casserole 13 The fine fraction forms 5 containing upper material jet and a coarse fraction 6 containing medium jet and a lower stream of material fed from the machine chest 9 , In applications of the method in which a two-ply paper is produced, the lower layer, ie from the machine chest 9 omitted.

In 2 ist eine vierstufige Cleaneranlage schematisch dargestellt. Für jede Stufe ist hier exemplarisch jeweils ein Hydrozyklon 15 bis 18 eingezeichnet, wobei anzumerken ist, dass meist zu einer Stufe eine größere Anzahl von Cleanern kombiniert wird, die parallel geschaltet sind. Dabei bildet die Leichtfraktion der ersten Stufe, also der gereinigte Gutstoff des Hydrozyklons 15, die Feinfraktion 5. Sowohl die Schwerfraktion R15 der ersten, als auch die Schwerfraktion R16 der zweiten Stufe als auch die Schwerfraktion R17 der dritten Stufe werden jeweils in den Zulauf der stromabwärts gelegenen Stufen eingeleitet. Um die normalerweise bei Hydrozyklonen auftretende Eindickung der Schwerfraktionen wieder auszugleichen, ist bei der hier gezeigten Anlage jeweils die Zugabe von Verdünnungswasser W15 bzw. W16 bzw. W18 vorgesehen. Solche Verdünnungswasserströme können direkt in den Cleaner gegeben werden oder in die Verbindungsleitung zur nachfolgenden Stufe. Die Leichtfraktion A18 der vierten Stufe, also der letzten Stufe, bildet die Grobfraktion 6 mit den bereits erwähnten Eigenschaften. Der Rejekt R18 der vierten Stufe enthält die ausgeschiedenen Schwerteile. Das Verfahren kann auch mit einer drei- oder zweistufigen Hydrozyklonanlage durchgeführt werden.In 2 is a four-stage cleaner system shown schematically. For each stage here is an example of a hydrocyclone 15 to 18 It should be noted that it is usually combined at one stage, a larger number of cleaners, which are connected in parallel. Here, the light fraction of the first stage, ie the purified accepts of the hydrocyclone forms 15 , the fine fraction 5 , Both the heavy fraction R15 of the first and the heavy fraction R16 of the second stage and the heavy fraction R17 of the third stage are respectively introduced into the inlet of the downstream stages. In order to compensate for the thickening of heavy fractions normally occurring in hydrocyclones, the addition of dilution water W15 or W16 or W18 is provided in the case of the system shown here. Such dilution water streams may be added directly to the cleaner or into the connection line to the subsequent stage. The light fraction A18 of the fourth stage, ie the last stage, forms the coarse fraction 6 with the already mentioned properties. The fourth stage reject R18 contains the eliminated heavy parts. The process can also be carried out with a three- or two-stage hydrocyclone plant.

Es ist bekannt, dass die Fraktionierung auf Grund von Zentrifugalkräften auch mit Zentrifugen möglich ist. Auch mit solchen Trennvorrichtungen lässt sich das das Verfahren ausführen, wobei z. B. gemäß 1 vorgegangen werden kann.It is known that fractionation due to centrifugal forces is also possible with centrifuges. Even with such separators can perform the process, wherein z. B. according to 1 can be proceeded.

Claims

Process for the treatment and use of a pulp suspension (S), in which by fraktio nation ( 4 ) at least one fine fraction ( 5 ) and at least one coarse fraction ( 6 ) and in which the treated pulp suspension is processed into at least two-ply printable paper, characterized in that the coarse fraction ( 6 ) is used at least predominantly for a layer of paper that does not form its top.

A method according to claim 1, characterized in that the pulp suspension is processed into a paper at least three-ply and that the coarse fraction ( 6 ) is used for its central position.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that the fractionation ( 4 ) is carried out using centrifugal forces, the fine fraction ( 5 ) as light fraction and the coarse fraction ( 6 ) as a heavy fraction.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that the fractionation ( 4 ) with a plurality of hydrocyclones ( 15 . 16 . 17 . 18 ) hydrocyclone plant is carried out with a first stage and at least one further stage, wherein the heavy fractions, except for the last stage, respectively fed into the inlet of the downstream stage, that the heavy fraction of the last stage is used for the separation of impurities and that the light fraction (A17, A18) at least one further stage as a coarse fraction ( 6 ) is led out.

Process according to claim 4, characterized in that the fine fraction ( 5 ) of the first stage is used to form the topmost layer in papermaking.

Method according to claim 4 or 5, characterized that the impurities at least partially grains of sand are.

Method according to claim 4, 5 or 6, characterized that the precipitated contaminants at least partially metal particles.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fine fraction ( 5 ) in a separate grinding ( 3 ' ) is ground.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coarse fraction ( 6 ) in a separate grinding ( 3 '' ) is ground.

Method according to claim 8 or 9, characterized that the milling process is the surface fibers or fiber fragments activated by fibrillation.

A method according to claim 8 or 9, characterized in that the grinding process the fiber length reduced.

Method according to one of claims 4 to 11, characterized that the hydrocyclones are highly effective cleaners with a volume throughput of a maximum of 200 l / min, preferably a maximum of 100 l / min.

Method according to one of Claims 4 to 12, characterized that the hydrocyclones with an inlet consistency below 1.5%, preferably below 0.6%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fractionation ( 4 ) is applied in the headbox feed system.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a raw material at least partially printed, sorted waste paper is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a raw material at least partially office waste paper is used.

Method according to one of claims 1 to 14, characterized wood-free paper is used as raw material.